Контрольные вопросы

1. Приведите механическую характеристику трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором n = f(М). Укажите и поясните характерные точки семейства характеристик при различных активных сопротивлениях в цепи фаз ротора этого двигателя..

2. Перечислите и укажите особенности способов регулирования скорости вращения трехфазных асинхронных двигателей с фазным ротором.

3. Перечислите основные способы пуска трехфазных асинхронных двигателей (с фазным и короткозамкнутым ротором). Укажите достоинства и недостатки этих способов.

4. Перечислите основные способы регулирования скорости вращения асинхронных двигателей. Укажите достоинства и недостатки этих способов.

Тема 5. Однофазные асинхронные машины.

5.1 Общие сведения

Используются как двигатели небольшой мощности в бытовой технике, как исполнительные двигатели (ИД) в САУ. Однофазный АД (ОАД) имеет на статоре однофазную обмотку, ротор выполняется в виде "беличьей клетки".

Однофазный ток i₁ статора однофазного Д создает пульсирующее магнитное поле, а не круговое. Неподвижный пульсирующий поток можно разложить на два идентичных круговых поля, вращающихся в противоположные стороны с одинаковой частотой вращения n₁ (см. рисунок ). Каждое из этих полей, взаимодействуя с током ротора, создает при неподвижном роторе равные по величине, но противоположные по направлению моменты (М_пр и М_обр) – прямой и обратный.

При вращении ротора поле, направление вращения которого совпадает с направлением вращения ротора, называют прямым, поле обратного направления – обратным. Моменты, создаваемые взаимодействием этих полей с током ротора, также обозначаются М_пр и М_обр.

При пуске (n = 0) М_пр = М_обр, и результирующий момент М, действующий на ротор, равен нулю. Если же каким-то образом привести ротор во вращение, в ту или иную сторону, то один из моментов будет преобладать. Если при этом М > М_в, двигатель разгонится до определенной скорости вращения.

Рис. 47-8. Механическая характеристика однофазного асинхронного двигателя с пусковой обмоткой.1 – при включенной пусковой обмотке; 2 – при отключенной пусковой обмотке.

Таким образом, ОАД, в отличие от трехфазного АД, обладает следующими свойствами:

- М_п = 0, и его якорь вращается в том направлении, в которое приводится внешней силой (моментом);

- частота вращения ОАД на ХХ меньше, чем у трехфазного из-за наличия тормозящего момента, создаваемого обратным полем.

4.5.2 Разновидности ОАД

Поскольку ОАД с одной обмоткой на статоре не развивает пускового момента, необходимы дополнительные меры для его создания. Существуют много разновидностей ОАД, различающихся способами создания М_п. Часто применяются следующие:

а) Двигатели с пусковой обмоткой. На статоре укладывают помимо обмотки возбуждения пусковую обмотку (ПО), сдвинутую в пространстве на 90 относительно рабочей (т.е. на период пуска делают машину похожей на двухфазную АМ, в которой может существовать вращающееся – не обязательно круговое - поле). На период пуска эту обмотку присоединяют к той же однофазной сети через фазосдвигающие элементы – активные (резистор R_П, как на рисунке ) или реактивные Z_п, тем самым создаются условия возникновения вращающегося магнитного поля и пускового момента.

П

Рис. 47-10. Схема асинхронного конденсаторного двигателя при круговом поле

осле разгона Д ПО отключают, и АД работает как однофазный (см. рисунок ). Направление вращения определяется направлением пускового момента, созданного вращающимся полем "квазидвухфазного" тока.

Поскольку ПО работает кратковременно (только в период пуска), ее изготавливают из провода меньшего сечения, чем у рабочей обмотки, и укладывают в меньшее число пазов.

В момент пуска вращающееся поле в общем случае эллиптическое. Выбором Z_П можно сделать его близким к круговому для получения максимального М_п.

б) асинхронный конденсаторный Д

В таком однофазном двигателе на статоре также имеется вторая обмотка, но она подключена к сети постоянно - и при пуске, и при работе. Обе обмотки здесь имеют одинаковые параметры. Для увеличения пускового момента часто используют увеличенную емкость при пуске. Для этого на время пуска параллельно рабочей емкости С подключают пусковой конденсатор С_П, после разгона его отключают.

в) двигатель с экранированными (расщепленными) полюсами.

Обмотка статора, присоединяемая к однофазной сети, выполняется сосредоточенной и укрепляется на явновыраженных полюсах. Каждый полюс разделен на 2 неравные части (П₁ и П₂) пазом. Меньшая часть полюса охватывается короткозамкнутым витком. Ротор – короткозамкнутый, обычного типа.

Магнитный поток машины Ф можно представить в виде суммы двух составляющих, представляющих собой магнитные потоки двух частей каждого полюса,

Ф = Ф_П1 + Ф_П2.

Эти потоки смещены в пространстве на угол . Кроме того, они сдвинуты по фазе во времени, поскольку ток в КЗ витке и создаваемый им поток сдвинуты по фазе относительно ЭДС, наводимой в КЗ витке основным потоком возбуждения.

В результате в машине образуется вращающееся магнитное поле. Оно не круговое, а эллиптическое. Однако, при малых моментах нагрузки М_в развиваемого машиной электромагнитного момента достаточно для приведения ее ротора в движение. Направление вращения определяется чередованием максимумов потоков «фаз».

Для увеличения пускового момента применяют ряд способов: устанавливают магнитные шунты между полюсами; увеличивают воздушный зазор под частью полюса, не охваченной КЗ витком; используют различенные конфигурации отдельных частей полюса.

К недостаткам ОАД относятся низкий М_п, большие габариты, низкий КПД. Достоинства же их - простота конструкции, отсутствие зубцов на статоре и, как следствие, минимальные высокочастотные пульсации.